بررسی آزمایشگاهی تأثیر لایه‌های درشت منفذ پیوسته و ناپیوسته در انتقال محلول در خاک

الموضوعات :

فرشید تاران ¹ (دانشگاه تبریز)
علی اشرف صدرالدینی ² (دانشگاه تبریز)
امیرحسین ناظمی ³ (دانشگاه تبریز)

تاريخ الإرسال : 10 الأحد , رجب, 1437 تاريخ التأكيد : 17 الأربعاء , رمضان, 1437 تاريخ الإصدار : 22 الأحد , جمادى الأولى, 1438

الکلمات المفتاحية: مسیر درشت منفذ, توده خاک, SEEP/W, CTRAN/W, جریان ترجیحی,

ملخص المقالة :

یکی از مکانیزم‌های انتقال مواد محلول در خاک، جریان ترجیحی یا جریان از مسیر‌های درشت منفذ است. در این تحقیق، برای بررسی تأثیر مسیر‌های درشت منفذ در انتقال محلول، از سه توده خاک حاوی 3 درصد رس، 2/4 درصد سیلت و 8/92 درصد شن در مخزنی به طول 200، عرض 100 و ارتفاع 45 سانتی‌متر استفاده شد. توده خاک اول به صورت همگن (بدون مسیر درشت منفذ)، توده خاک دوم حاوی خاک و لایه‌هایی به ضخامت 5 سانتی‌متر از سنگریزه‌هایی به قطر 2 تا 4 میلی‌متر از سطح تا کف (دارای لایه‌های درشت منفذ پیوسته) و توده خاک سوم حاوی خاک و لایه‌هایی به ضخامت 5 سانتی‌متر از سنگریزه‌هایی به قطر 2 تا 4 میلی‌متر از سطح تا عمق 35 سانتی‌متری (دارای لایه‌های درشت منفذ ناپیوسته) تهیه شد. انتقال محلول سدیم کلرید در این سه توده خاک آزمایش و با نرم‌افزار GeoStudio شبیه‌سازی شد. محلول انتخابی در توده خاک دارای لایه‌های درشت منفذ پیوسته در مقایسه با توده خاک بدون لایه درشت منفذ، 27 درصد سریع‌تر انتقال یافت و غلظت‌های اوج محلول رخنه شده نیز زودتر مشاهده شد. تأثیر قابل توجهی در سرعت انتقال محلول در لایه‌های درشت منفذ ناپیوسته مشاهده نشد. نرم‌افزار GeoStudio با ضریب تعیین بیش از 89/0 و مقادیر جذر میانگین مربعات خطای کم‌تر از 25/0 انتقال محلول سدیم کلرید را به طور رضایت‌بخشی شبیه‌سازی کرد.

المصادر:

پناهپور، ا.، افیونی، م.، همایی، م. و هودجی، م. 1387. حرکت کادمیم، کروم و کبالت در خاک تیمار شده با لجن فاضلاب و نمک این فلزات و جذب آن توسط سبزیجات در منطقه شرق اصف‌هان. مجله آب و فاضلاب، 19 (3): 9-17.

رئیسی‌زاده، آ.، صیاد، غ.، خرمیان، م.، خادم‌الرسول، ع. و رمضانی، ن. 1389. توزیع اندازه منافذ خاک و درصد جریان ترجیحی تحت تأثیر بی‌خاکورزی و خاکورزی مرسوم در خاک با بافت سیلتی کلی لوم. سومین همایش ملی مدیریت شبکه‌های آبیاری و زهکشی. 10 تا 12 اسفند، دانشگاه شهید چمران اهواز.

زند سلیمی، س.، محبوبی، ع.ا.، مصدقی. م.ر.، رشیدیان، م. و فیروزمنش، م. 1385. بررسی اثر تیمار‌های خاک بر منحنی رخنه باکتری اشریشیاکلی آزاد شده از کود‌های آلی مختلف. مجله آب و فاضلاب، 17 (3): 63-74.

امیری میجان، ف.ا.، شرفا، م.، لیاقت، ع. و محمدی، م.ح. 1387. بررسی ساز و کار جریان ترجیحی املاح در حضور و عدم حضور ماکروپور‌ها در دو شدت جریان مختلف. مجله آبیاری و زهکشی ایران، 2 (2): 73-80.

Amin, M.G.M., Simunek, J. and Lagdsmand, M. 2014. Simulation of the redistribution and fate of contaminants from soil-injected animal slurry. Agricultural Water Management, 131 (3): 17– 29.

Beven, K. and Germann, P. 1982. Macropores and water flow in soils. Water Resources Research, 18 (5): 1311-1325.

Booltink. H.W.G. 1994. Field-scale distributed modelling of bypass flow in a heavily textured clay soil. Journal of Hydrology, 163 (1-2): 65-84.

Buttle, J.M. and Leigh, D.G. 1997. The influence of artificial macropores on water and solute transport in laboratory soil columns. Journal of Hydrology, 191 (1-4): 290-313.

Castiglione, P., Mohanty, B.P., Shouse, P.J., Simunek, J., van Genuchten, M.Th. and Santini, A. 2003. Lateral Water Diffusion in an Artificial Macroporous System: Modeling and Experimental Evidence. Vadose Zone Journal, 2 (2): 212–221.

Edwards, W.M., Shipitalo, M.J., Owens, L.B. and Dick, W.A. 1993. Factors affecting preferential flow of water and atraxine through earthworm burrows under continuous no-till corn. Journal of Environmental Quality, 22 (3): 453-457.

Gardenas, A.I., Simunek, J., Jarvis, N. and van Genuchten, M.Th. 2006. Two-dimensional modelling of preferential water flow and pesticide transport from a tile-drained field. Journal of Hydrology, 329 (3-4): 647–660.

Hu, Q. and Brusseau, M.L. 1995. Effect of solute size on transport in structured porous media. Water Resources Research, 31 (7): 1637-1646.

Jardine, P.M., Wilson, G.V., Luxmoore, R.J. and Mc Carthy, J.F. 1989. Transport of inorganic and natural organic tracers through an isolated pedon in a forest watershed. Soil Science Society of America Journal, 53 (2): 317-323.

Jarvis, N.J., Bergstrom, L. and Dik, P.E. 1991. Modelling water and solute transport in macroporous soil. II. Chloride breakthrough under non-steady flow. Journal of Soil Science, 42 (1): 7l-81.

Lamy, E., Lassabatere, L., Bechet, B. and Andrieu, H. 2009. Modeling the influence of an artificial macropore in sandy columns on flow and solute transfer. Journal of Hydrology, 376 (3-4): 392–402.

Leung, A.S.E., Gupta, S.C. and Moncrief, J.F. 2000. Water and solute movement in soil as influenced by macropore characteristics: 1. Macropore continuity. Journal of Contaminant Hydrology, 41 (3–4): 283–301.

Li, Y. and Ghodrati, M. 1997. Preferential Transport of solute through soil columns containing constructed macropores. Soil Science Society of America Journal, 61 (5): 1308-1317.

Mori, Y., Fujihara, A. and Yamagishi, K. 2014. Installing artificial macropores in degraded soils to enhance vertical infiltration and increase soil carbon content. Progress in Earth and Planetary Science, 1: 1-30.

Mori, Y. and Hirai, Y. 2014. Effective Vertical Solute Transport in Soils by Artificial Macropore System. Journal of Hazardous, Toxic, and Radioactive Waste, 18 (2): 1-7.

Munyankusi, E., Gupta, S.C., Moncrief, J.F. and Berry, E.C. 1994. Earthworm macropores and preferential transport in a long-term manure applied typic Hapludalf. Journal of Environmental Quality, 23 (4): 773–784.

Pang L., Close, M.E., Watt, J.P.C. and Vincen, K.W. 2000. Simulation of picloram, atrazine, and simazine l-eaching through two New Zealand soils and into groundwater using HYDRUS-2D. Journal of Contaminant Hydrology, 44 (1): 19–46.

Siyal, A.A., van Genuchten, M.Th. and Skaggs, T.H. 2013. Solute transport in a loamy soil under subsurface porous clay pipe irrigation. Agricultural Water Management, 121: 73–80.

Toride, N., Leij, F.j. and van Genuchten, M.Th. 1999. The CXTFIT code for Estimating Transport Parameters from Laboratory or Field Tracer Experiments. Version 2.1, Research Rep. 137. U.S. Salinity Lab, Riverside, CA, USA, 119 pp.

White, R.E. 1985. The influence of macropores on the transport of dissolved and suspended matter through soil. Advances in Soil Science, 3: 95-120.